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Klimaschutz Grüner Ammoniak – neues Verfahren kann zwei Prozent der weltweiten Klimagase abschaffen

Herkömmliche Produktionsanlage von Ammoniak in  Russland.
Herkömmliche Produktionsanlage von Ammoniak in  Russland.
© Alexander Ryumin / Picture Alliance
Ammoniak wird unter anderem für die Düngerproduktion genutzt. Seine Herstellung belastet das Klima massiv. Fast aus Zufall haben australische Forscher nun eine umweltfreundliche Methode entdeckt.

Ammoniak ist eine der am meisten genutzten Chemikalien der Welt. Es wird für Düngemittel verwendet, aber auch für die Produktion Kunststoffen und Arzneimitteln. Doch bei der Produktion wird sehr viel CO2 freigesetzt. Ammoniak soll für etwa zwei Prozent der weltweiten Treibhausgasemissionen verantwortlich sein.

Ammoniak ohne Klimagase

In einer Studie beschreiben Wissenschaftler der australischen Monash University einen Weg wie man Grünen Wasserstoff herstellen kann und das bisherige Haber-Bosch-Verfahren ablösen kann. Heute wird Methangas zur Herstellung von Ammoniak genutzt. Aus dem Methangas wird zunächst Wasserstoff gewonnen, aus dem wiederum entsteht Ammoniak. Neben dem CO2-Ausstoß des Prozesses geraten große Mengen Lachgas in die Atmosphäre. Derzeit führt die Produktion jeder Tonne Ammoniak zur Emission von etwa 1,9 Tonnen Kohlendioxid.

Die Forscher der Monash University haben eine Methode gefunden, Ammoniak ohne Erdgas "bei Raumtemperatur, mit hoher, praktischer Rate und Effizienz" zu produzieren. Sie arbeiteten eigentlich an einem anderen Projekt, eher nebenher überprüften sie, ob Ammoniak mithilfe von ionischen Flüssigkeiten in einem elektrolytischen Prozess hergestellt werden kann. Sie waren selbst überrasch, dass das Verfahren funktionierte.

"Das war eher ein 'Bist du sicher? Ich glaube, ihr müsst das noch einmal machen," sagt Professor Doug MacFarlane. "Es dauerte lange, bis wir es wirklich glaubten. Ich weiß nicht, ob wir schon eine richtige Feier hatten."

Produktion auch in kleinen Zellen möglich

Das Verfahren ähnelt dem, mit dem Wasserstoff durch Elektrolyse gewonnen wird, nur werden Elektrolyte verwendet, die aus Lithiumbatterien bekannt sind. "In unserer Studie haben wir herausgefunden, dass ein Phosphoniumsalz als Protonen-Shuttle verwendet werden kann", so Dr. Suryanto aus dem Team. "Das Phosphonium zirkuliert ", ergänzt Dr. Alexandr Simonov. "Es gibt seine Protonen an der Kathode ab und wird an der Anode mit frischen Protonen aufgefüllt, wodurch ein kontinuierlicher Prozess entsteht, den wir bis zu vier Tage langlaufen lassen können." Das Ammoniak wird an der Kathodenoberfläche freigesetzt und dann aufgefangen.

Das Verfahren selbst ist absolut sauber, aber es benötigt Strom. Wird es mit regenerativer Energie betrieben, erhält man klimaneutralen Grünen Ammoniak. So soll System von Kleinstanlagen bis zur Fabriken skalierbar sein. Eine Zelle kann nur die Größe eines "dicken iPads" haben, so MacFarlane. Kombiniert mit einem Solarpanel könnte man kontinuierlich eine kleine Menge Ammoniak herstellen, um ein kommerzielles Gewächshaus oder eine Hydrokulturanlage zu betreiben. Wegen seiner hohen Energiedichte könnte Ammoniak auch zum Antrieb von Motoren in Fahrzeugen, Schiffen und Flugzeugen genutzt werden. Dann wäre es etwa denkbar, dass landwirtschaftliche Betriebe ihren eigenen Sprit mit den Zellen und entsprechend großen Solarzellen erzeugen könnten.

Noch muss das Verfahren allerdings beweisen, dass es auch langfristig arbeiten kann und kommerziell nutzbar ist. Durch die Schlankheit des Prozesses, der keine Wasserstoff-Elektrolyse benötigt, wird es vermutlich energieeffizienter als andere Methoden sein.

Quelle: Science


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